Trang chủCác nhà nghiên cứu cho biết rằng những hiểu biết của họ sẽ giúp phát triển các biện pháp canh tác nông nghiệp bền vững hơn.
Trong nghiên cứu của họ, được công bố trên tạp chí Evolutionary Applications, các nhà nghiên cứu báo cáo rằng chìa khóa để kháng luân canh, ít nhất là cho sâu hại rễ ngô, nằm trong ruột của nó.
Nghiên cứu trước đây từ nhóm này do nhà sinh lý môi sinh Manfredo Seufferheld của trường Đại học Illinois dẫn dắt đã phát hiện ra rằng hoạt tính cao của các enzym làm suy giảm prôtêin và những thay đổi trong quần thể vi khuẩn trong ruột cho phép những con bọ cánh cứng hại rễ kháng luân canh chịu được một chế độ ăn lá đậu tương lâu dài hơn so với sâu hại rễ khác. Điều này đã mang lại cho chúng một lợi thế đối với bất cứ biện pháp luân canh cây trồng nào đã được thực hiện: Nếu một con sâu hại rễ cái vẫn còn nán lại đủ lâu trên một cánh đồng trồng đậu tương để đẻ trứng ở đó, và cánh đồng ấy được trồng ngô vụ xuân năm sau, ấu trùng của sâu sẽ sinh sôi, ăn rễ ngô và lớn lên lặp lại chu kỳ này. (Bất kỳ ấu trùng nào sinh ra trong vùng trồng đậu tương đều sẽ chết).
Các nghiên cứu mới xem xét biểu hiện gien trong ruột của côn trùng này và cũng tìm thấy sự khác biệt đáng kể giữa những con sâu hại rễ kháng luân canh và những con nhạy cảm (cũng được gọi là “loài hoang dã”). Những khác biệt trong biểu hiện gien có thể giúp các nhà nghiên cứu phát triển các marker phân tử để xác định sâu hại rễ kháng luân canh và cải thiện các chiến lược quản lý sâu hại rễ.
“Chúng tôi tìm thấy nhiều gien biểu hiện khác nhau giữa loài sâu hại rễ hoang dại và loài kháng luân canh: hơn 3.000 gien”, Seufferheld nói.
Một số các gien trong đó mã hóa các prôtêin liên quan đến điều tiết miễn dịch và chức năng kháng sinh. Điều này có thể giúp giải thích sự khác biệt được quan sát thấy trong các quần thể vi sinh vật trong hệ thống tiêu hóa của sâu hại rễ kháng luân canh và loài hoang dã, ông cho biết. Trong một nghiên cứu trước đó, Seufferheld và các đồng nghiệp của ông nhận thấy sâu hại rễ kháng luân canh có hoạt tính prôtêin cao hơn gọi là cathepsin L. Enzym này giúp các con bọ tiêu hóa lá cây đậu tương. Tuy nhiên, khi các nhà nghiên cứu xử lý các con bọ này bằng thuốc kháng sinh, hàm lượng của hoạt tính cathepsin L trong sâu hại rễ kháng luân canh đã giảm xuống mức của loài bọ hoang dã. Điều này khiến những con bọ kháng luân canh bị chết nhanh như các con bọ thuộc loài hoang dã ăn lá đậu tương của chúng.
Nghiên cứu mới này giúp các nhà khoa học tăng thêm hiểu biết về sự tương tác phức tạp của các lực lượng làm phát sinh tính kháng luân canh, ông nói.
“Sự tiến hóa của các loài côn trùng mang tính kháng là rất phức tạp: Hoạt động của con người, lịch sử tiến hóa của các loài côn trùng, vật ký chủ và cây trồng phi ký chủ, các cộng đồng vi khuẩn và các gien đều có vai trò trong đó”, Seufferheld nói.